井下煤炭自燃作为煤矿开采中最主要的自然灾害之一,不仅会消耗大量的自然资源,还可能会造成煤矿瓦斯灾害的发生,导致煤矿企业经济损失和人员伤亡。目前,一般采取灌浆材料、阻燃剂、水成膜泡沫、凝胶泡沫等方式来治理煤炭自燃,这些治理措施对保障矿井安全生产起到了积极作用,但均在部分不足,如密封性不足、稳定性差、扩散范围有限等缺点。因此,本论文结合了凝胶泡沫和水成膜泡沫材料的优点,研制出水成膜凝胶泡沫材料来防治煤矿井下自燃问题。实验研究了适合制备水成膜凝胶泡沫的发泡剂和聚合物,确定了发泡剂和聚合物的组成及配比。配比实验表明,发泡剂中A和B的最佳配比为1:2,最佳使用浓度为6g/L;研究了聚合物对铺展性、粘弹性和稳定性的影响,发现聚合物X最适合制备水成膜凝胶泡沫,当聚合物X的浓度为3g/L时,制得的水成膜胶体泡沫具有良好的铺展性、粘弹性和稳定性。实验研究了水成膜凝胶泡沫对煤低温氧化的抑制特性和煤阻化作用。结果表明,在煤低温氧化实验中,水成膜凝胶泡沫较传统阻化剂的阻化效果显著提高,交点温度延迟18.5℃,CO产生量最低。在煤自燃阻化特性实验中,通过对比不同煤样的点燃时间、热释放速率、CO产生率等,得出加入水成膜凝胶泡沫的煤样点燃时间最长,达334s;热释放速率最小及CO产生率最大。由此说明,水成膜凝胶泡沫的阻化效果最好。最后,将水成膜凝胶泡沫防灭火技术在朱集西矿11502工作面采空区进行了应用,使用效果表明,水成膜凝胶泡沫材料具有优越的灭火性能,尤其适用于采空区不明位置火源的防治,具有推广价值。图[21] 表[4] 参[53]